Способ теплового контроля качества объемных интегральных схем

(5)5 6 06 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР,Оп ТЕНИ АВТО сигнал поверхно деление темпер по значениям с мограмм в точка ностей ИС, чи активных элеме нал ее объемноааай(л О контро- дующим Для получ мограммы конт ней, дополните поверхность в У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Винницкий политехнический институт(56) Вавилов В.ПКайко В,Л. Тепловой контроль качества аналоговых и цифровыхсхем. - Дефектоскопия, 1984, М 6, с,47 - 51,Авторское свидетельство СССРч. 382093, кл.б 06,Е 15/46, 1972,(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ОБЪЕМНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХСХЕМ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использованодля неразрушающего контроля качества обьемных интегральных схем (ИС).Целью изобретения является повышение достоверности теплового контроля качества объемных ИС.На чертеже приведена тепловая модель объемной интегральной схемы.Поставленная цель достигается тем, что тепловой контроль качества объемных ИС осуществляется путем сравнения сигнала объемной термограммы (распределения температуры в объеме) контролируемой ИС с сигналом обьемной термограммы эталонной ИС,ния сигнала объемной теролируемой ИС, кроме верхьно сканируют ее нижнюю абочем режиме, измеряют(57) Изобретение ной технике и мож неразрушающего ных интегральных является повышен го контроля качес схем. Поставленн сканирования вер стей интегральны восстановления граммы и сравнен ным. Восстанов объемной термогр чениям верхней и тролируемого из взаимное влияние элементов внутри относится к вычислительетбыть испольэованодля контроля качества обьемсхем. Целью изобретения ие достоверности тепловотва объема интегральных ая цель достигается путем хней и нижней поверхнох схем в рабочем режиме, сигнала объемной термоия этого сигнала с эталон- ление значения сигнала эммы по измеренным знанижней поверхностей конделия позволяет учесть перегревов и недогревов объема изделия, 1 ил,стной термограммы (распре- туры на этой поверхности) и гналов поверхностных терх верхней и нижней поверхло которых равно числу нтов, восстанавливают сигтермограммы. Восстановление значения сигнала объемной термограммы по измеренным значениям сигналов термограмм верхней и нижней поверхностей контролируемого изделия позволяет учесть взаимное влияние перегревов и недогревов элементов, находящихся внутри объема.Сигнал объемной ермограммы лируемой ИС восстанавливают сле образом.Распределение температуры в объеме ИС подчиняется уравнению Пуассона)х)(г,Хх )-",",Фд(со 5)г 6(, Бо) г)х 4 хд 3,(8) Интегралы в левой части равенства (8)определяютсягде Т(х у ) - температура в тачке с коорди натами (х, у, ) (чертеж);аЬ = . - относительный коэффициенттеплообмена,Функция Р(х, у,;) в (1) - плотность мощности тепловыделения, определяемая геометрическими размерами, расположениеми мощностями источников теплаЛГ (х,у,г) =- Х а) (х) ц) (у) е 1) , (5)Ч)где Ч) =а):с р) с д) - объем источника теплас номером );9)(х) 9)(у), 9)(г) - координатные функции,принимающие значение 1 в области )-го источника и значение 0 вне его.Уравнения (1)-(4) решают с помощьюметода интегральных преобразованийФурье с конечными пределами, применяяввиду их линейнос;и принцип суперпозиции температурных полей, Полагая(х Ь 4 и лхТ(п, и),=)( Т(х, у, л) соз хо о оплхх соз х (уй соз укЕ+ Ь Е з)п ук Ехехх бх 1 у бк, (6)где Т(п, )т), К) - изображение температурыТ(х, у, к);у)с - положительные корни уравнениясщ у А = ( = О, 1, 2, . ) , (7)2 у)с Ьуравнение (1) переводится в пространствоизображений Фурье. Для этого обе частиуравнения (1) умножаются на ядро преобразования (6) и интегрируются по х от О до Ь,по у от О до (х, по х от О до ЬОо)с О ф нх д Ь Ь"Таким образом, в пространстве изображений Фурье уравнение (1) имеет виде) т(О,О,1Их П(е Х;, П (е(; Гп 1( х сЮ р 5 П д С 05 и гп кх х15 Рз) Оо СООЕхс,ою)г;)х 3,".фпк 9.(п 1, еп 1 ). Формула обращения для преобразования (6) имеет вид 25 ТЬг)(Г -у Е 30 35 005 СОО Екс 05(5+ 3 11 ,) Ь -(,"-),3, где дпо, дно дельта функции Кронекера 1 п=О(51 О ) Е, ) О, О )к Формула вычисления температуры впроизвольной точке объема ИС имеет вид х(,р)дТС- х(16)у=2 Вг Ь+(Ь +уЯ) Вг;Ряд (15) представляет собой быстросхо дящийся тригонометрический ряд, При вычислениях по формуле (15) количество членов ряда ограничивают числами К =. 2", М = 2, К - 2, где г, с, е - целые числа,с е выбираемые из требс ваний точности вычис О лений, Такой выбор К, М, К позволяет использовать алгоритмы быстрого преобразования Фурье для расчета темпе. ратуры Т(х, у, л).Геометрические размеры контролируемой ИС и ее активных элементов, значения коэффициентов теплопроводности материала ИС и коэффициентов теплоотдачи с ее поверхностей, количество активных элементов и координаты их центров определяются 1 О из конструкторской документации,Дискретные значения сигналов поверхностных термограмм подставляются в левую часть формулы (15), ограничиваясь конечным числом членов ряда в правой части (15). В результате получают систему линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных мощностей тепловыделения Й)1 = 1, 1)4 ОГ хр,ф,О) "с1 О Х С 5 О =СО 5) 215 О 12) 510 1 -50 С 05 С 1( Й ( С СО 1 с .;+ 1Л с Е ) х ехъТрЬе) 4 ои ;,Я,сов эп -- х1 ЗВ(о =1,2, 3, О),где (хр, ур,о) - точка на верхней поверхностиИС;(хя, ус), ) ) - точка на нижней поверхностиИС,Так как число точек равно числу активных элементов в контролируемой ИСР+0=1,то система линейных алгебраических уравнений (17)-(18) имеет единственное решение .Определив из (17) - (18) мощности, рассеиваемые каждым активным элементом контролируемой ИС, их значения подставляют в формулу (15). Ограничиваяськонечным числом членов ряда (15), определяют значение температуры в каждой точке обьема данной ИС. Затем проводят сравнение сигнала объемной термограммы контролируемой ИС с эталонным сигналом, и с учетом установленных допусков определяют качество контролируемой объемной ИС.Таким образом, предлагаемый способ теплового контроля качества объемных ИС позволяет выявить потенциально ненадежные объемные ИС, имеющие внутренние локальные недогревы и перегревы вследствие наличия в схеме скрытых дефектов. Формула изобретения Способ теплового контроля качества объемных интегральных схем, заключающийся в измерении сигнала поверхностной термограммы, полученного путем сканирования верхней грани контролируемой интегральной схемы в рабочем режиме, о т л и ча ю щийся тем,что, с целью повышения достоверности контроля, дополнительно измеряют сигнал поверхностной термограммы, полученный путемсканирования нижней грани контролируемой интегральной схемы в рабочем режиме, восстанавливают по сигналам поверхностных термограмм сигнал объемной термограммы контролируемой интегральной схемы согласно зависимости 6Вт(ьа)05со 5 (соз 15 ю)е)ех еу, 6 - размеры контролируемой интегральной схемы;1 - коэффициент теплопроводности материала;) - относительный коэффициент теплообмена с окружающей средой;1 - количество источников тепла;х, уь 2 е - координаты центра )-го источника тепла;а),3, де - размеры 1-го источника тепла;дло, дао - дельта-функции Кронекера;у - положительные корни уравнения:12сц у А - (3 с = О, 1, 2 );2 укп11 - решение системы линейных алгебраических уравнений: Т(хе,О)вихр тпрр р и М к ЬТ(тт,)с 1 со 5со 5